长江大学普通化学酸碱反应.ppt

化学与环境工程学院一、 酸碱质子理论二、 质子自递三、 酸碱平衡常数及pH计算3.2.1 酸碱在水溶液中的解离平衡 化学与环境工程学院酸碱的概念在不断地发展在Arrhenius的“电离说”基 础上有了Bronsted-lowry质子酸碱理论.1887年Arrhenius提出“电离说” (Arrhenius acid-base concept)酸指在水中电离出的阳离子全部为H+，都 不是离子型化合物：碱指在水中电离出的阴离子全部为OH-， 全为离子型化合物：H2SO4 = HSO-4 + H+ NaOH = Na+ + OH- 中和反应的实质是 H+ + OH- = H2O水溶液中电解质(electrolyte )是部分电离的酸碱电离理论的缺陷： J 把酸、碱的定义局限于以水为溶剂的系统J将碱局限为含有氢氧根的物质，无法解释NH3、Na2CO3均不含OHˉ，也具有碱性化学与环境工程学院一、 酸碱质子理论1、 质子酸碱概念酸：凡是在一定条件下能给出质子的物质，即质子给予体碱：凡是在一定条件下能接受质子的物质，即质子接受体1923年由Brfnsted J N和Lowry TM提出：example质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中都是离子酸或离子碱，如 NH4Cl 中的 是离子酸， Cl-是离子碱。

H2O、HCO3-既有给出质子的能力，又有接受质子的能力，此类物质称为两性物质化学与环境工程学院酸与对应的碱的这种相互依存、相互转化的关系称为酸碱共轭关系酸失去质子后形成的碱被称为该酸的共轭碱；碱结合质子后形成的酸被称为该碱的共轭酸共轭酸与它的共轭碱一起称为共轭酸碱对共轭酸 H+ + 共轭碱 conjugate acid proton conjugate base化学与环境工程学院讨论：（1）酸碱可以是中性分子、阴离子或阳离子，（2）酸碱的含义具有相对性：同一物质在不同的共轭酸碱对中，可表 现出不同的酸碱性；溶剂不同时，同一物质表现出不同的酸碱性如 ：HNO3在水中是强酸，在冰醋酸中是弱酸，在浓硫酸中具有碱性问题：H2O的共轭碱和共轭酸各是是什么型体？ H2O是酸还是碱？（3）共轭酸碱对的强弱是相对的，酸的酸性越强，给出质子的能力 也越强，则其共轭碱接受质子的能力就弱，碱性也就越弱；反之亦然 化学与环境工程学院HH3 3OO+ + + A+ A- -溶剂合质子溶剂合质子HA + HHA + H2 2OO 例例: : HAcHAc + H + H2 2OOHH3 3OO+ + + Ac+ Ac- -HA + SH HA + SH SHSH2 2+ + + A+ A- - 例例: :HClOHClO4 4 + + HAcHAc HH2 2AcAc+ + + ClO+ ClO4 4- -水合质子水合质子 醋酸合质子醋酸合质子 化学与环境工程学院2 酸碱反应酸碱半反应: 酸给出质子或碱接受质子的反应ü 醋酸在水中的离解：半反应半反应1 1HAcHAc（（酸酸1 1））AcAc- - （（碱碱1 1）） + H+ H+ +半反应半反应2 2HH+ + + H+ H2 2OO（（碱碱2 2）） HH3 3OO+ +（（酸酸2 2））HAcHAc（（酸酸1 1）） + H+ H2 2O O （（碱碱2 2）） HH3 3OO+ +（（酸酸2 2））+ Ac+ Ac- - （（碱碱1 1）） üü 氨在水中的离解：氨在水中的离解：半反应半反应1 1NHNH3 3（（碱碱1 1））+ H+ H+ +NHNH4 4+ +（（酸酸1 1）） 半反应半反应2 2HH2 2OO（（酸酸2 2））OHOH- -（（碱碱2 2））+ H+ H+ +NHNH3 3（（碱碱1 1）） + H+ H2 2O O （（酸酸2 2）） OHOH- - （（碱碱2 2））+ NH+ NH4 4+ + （（酸酸1 1））共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对2 酸碱反应化学与环境工程学院中和反应：小结 !!! Ø 酸碱半反应不可能单独发生Ø 酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果 Ø 酸碱反应的实质是质子的转移 化学与环境工程学院Ø概念• 发生在溶剂间的质子转移→溶剂的质子自递反应• 该反应的平衡常数Ks →溶剂的质子自递常数（一般变化不大，视作常数）• H2O 既能接受质子又能给出质子→两性物质• 发生在水分子间的质子转移→水的质子自递反应二 质子自递反应化学与环境工程学院水溶液中质子自递反应 *非水溶液中 HH2 2O + HO + H2 2O HO H3 3OO+ + + OH + OH – –SH + SH SHSH + SH SH2 2+ ++ S + S- -溶剂合质子溶剂合质子 溶剂阴离子溶剂阴离子水的自递常数 （离子积）化学与环境工程学院三 酸碱离子平衡及pH计算1、一元弱酸和一元弱碱解离常数 HA(aq) + H2O(l) A-(aq) + H3O+(aq) 该反应的标准平衡常数 叫酸的解离常数(Acid ionization constant) u 值越大，酸性越强. 大于１时的酸为强酸， 小于１的酸为弱酸.u解离常数值在一定温度下不随浓度改变，是一个 常数。

它可以判断同类型弱酸(碱)的相对强弱化学与环境工程学院Ø Ka↑，给质子能力↑强，酸的强度↑Kb↑，得质子能力↑强，碱的强度↑Ø 共轭酸碱对HA和A- 有如下关系共轭酸碱对Ka， Kb之间的关系化学与环境工程学院« 解离度%100%1000eq0´- =´=cccα 该弱电解质的初始浓度部分的浓度平衡时弱电解质已解离离解常数（Kθ）与离解度（α）： 关系：Kθ与α都可以用来表示弱电解质的相对强弱 ，Kθ只与弱电解质的本性有关，与浓度无关，对某一 弱电解质而言是一特征常数；而α属于平衡转化率，不 仅与弱电解质的本性有关，还与浓度有关化学与环境工程学院稀释定律：在一定温度下（ 为定值 ），某弱电解质的电离度随着其溶液的稀释而增大 HA(aq) ￿￿ H+(aq) + A－(aq) 初始浓度 c 0 0平衡浓度 c– cα cα cα稀释定律化学与环境工程学院讨论讨论 ： ① 稀释释定律意义义：此式表示在一定的温度下离解度和弱电电解 质质溶液浓浓度的关系c越小，α越大 ②Kθ和α的区别别：对对于某弱电电解质质来说说，其Kθ值值是固定不变变的 。

但α随c的变变化而变变化，两者的关系可以由来确定可知，不同的弱酸，在相同的浓浓度下，Kθ愈小，其α也愈小③由化学与环境工程学院溶液的酸度(H+离子浓度)常用pH表示， pH = –lgc(H+/c ), 溶液的碱度(OHˉ离子浓度)可用pOH表示同理对一元弱碱：且化学与环境工程学院计算0.100 mol·dm-3 NH4Cl溶液中H+浓度及其pH 解： NH4Cl(aq) = NH4+(aq) + Clˉ(aq)NH4+(aq) + H2O(l) = NH3(aq) + H3O+ (aq)Ka =5.65×10-10c / Ka >500, c · Ka >20 KwpH = – lg c( H+)/c = –lg(7.52×10-6) = 5.12 化学与环境工程学院2、 多元弱酸和多元弱碱多元弱酸( 碱)的解离 是分级进行 的，每一级 解离都有一 个解离常数 ,以磷酸为 例：一级解离： 二级解离： 三级解离 ： 化学与环境工程学院结 论● 多元弱酸的离解是分步进行的，一般溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步离解，计算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步离解.如对于 饱和 H2S，● 对于二元弱酸，若 c(弱酸)一定时，c(酸根离子)与 c2(H+)成反比 化学与环境工程学院多元酸碱的强度HH3 3POPO4 4 HH2 2POPO4 4 - - + H+ H+ + KKa1a1 KKb3 b3 HH2 2POPO4 4- - HPOHPO4 42 2- - + H+ H+ + KKa2a2 KKb2 b2 HPOHPO4 42 2- - POPO4 43 3- - + H+ H+ + KKa3 a3 KKb1 b1 多元酸pKb3pKb2pKb1pKa1pKa2pKa3化学与环境工程学院讨论：讨论：Ø多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减Ø形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数Ka1对应最弱共轭碱的解离常数Kb3 化学与环境工程学院question比较同浓度Na2S, NaAc, NaCN, Na2CO3溶液pH的大小。

已知有关的Ka, Kb)碱性：Na2S、 Na2CO3、 NaCN、 NaAc化学与环境工程学院例题已知 H2CO3的 Ka,1= 4.30×10-7， K a,2 = 5.61×10-11, 计算0.0200 mol·dm-3 H2CO3溶液中H+和 的浓度及pH 解：∵Ka,2<